老城区复杂环境条件下大口径排水顶管施工技术.pdf
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1、202310Building Construction2088老城区复杂环境条件下大口径排水顶管施工技术高 阔上海建工五建集团有限公司 上海 200063摘要:结合我国北方某老城区排水防涝管线建设工程,介绍了城市更新背景下老城区复杂环境下大口径排水顶管施工关键技术。针对复杂施工环境,通过建立力学模型分析计算安全距离,优化交通组织方案;施工中采用触变泥浆和智能化纠偏等技术,减少了顶管施工对周边环境和地层的影响,提高了施工精度。施工前、中、后对地面和建筑物进行监测,监测结果符合设计要求,验证了采取的关键技术的可靠性。关键词:复杂环境;大口径;排水顶管;关键技术中图分类号:TU992 文献标志码:A
2、 文章编号:1004-1001(2023)10-2088-04 DOI:10.14144/ki.jzsg.2023.10.042Construction Technology of Large-diameter Drainage Pipe Jacking Under Complex Environmental Conditions in Old Urban AreasGAO KuoShanghai Construction No.5(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200063,ChinaAbstract:Based on the construction project of
3、 a drainage and waterlogging prevention pipeline in an old urban area in northern China,the key technology of large-diameter drainage pipe jacking construction in the complex environment of the old urban area under the background of urban renewal is introduced.For complex construction environments,t
4、he mechanical analysis models are established to calculate safety distances and optimize traffic organization plans;the use of thixotropic slurry and intelligent deviation correction techniques during construction can reduce the impact of pipe jacking construction on the surrounding environment and
5、strata,and improve construction accuracy.The ground and buildings are monitored before,during,and after construction,and the monitoring results are analyzed to meet the design requirement which verifies the reliability of the key technologies adopted.The summarized experience can be used as a refere
6、nce for similar projects in the future.Keywords:complex environment;large diameter;drainage pipe jacking;key technology38个单体工程,即36个管渠工程和2个泵站工程。新建排水管北起精勤泵站出口,南至浑河,采用顶管施工工艺,管材为DN2 800 级钢筋混凝土,全长904.84 m,其中5号始发井和4号接收井穿越二环快速路,区段长度94 m,设计地面标高为40.8948.99 m,管内底埋深为4.4010.44 m。目前,管道壅水严重,排水不畅,造成周围路面积水严重。1.2 场地
7、工程地质及水文条件勘察报告表明,本项目地貌单元为河流冲洪积平原地貌,地形平缓,地面标高介于42.4046.85 m,最大地面高差4.45 m。场地地基土勘察范围内土层划分为6个工程地质层,自上而下分别为:杂填土、中砂、粗砂、砾砂、圆砾、砾砂。勘察期间场地见有一层地下水,为孔隙潜水,主要赋存于砾砂、圆砾层及砾砂层。现场测得初见水位埋深为9.0013.0 m,高程为32.4033.35 m。现场测得稳定水位埋深为9.5013.30 m,高程为32.9033.75 m。地下水主要受大气降水、地下水径流补给影响,根据地区以往的建筑勘察经验,估计年水位变化幅度为1.0 2.0 m。近年来,城市内涝严重影
8、响了城市形象和居民生活幸福感,越来越受到社会关注。在我国城市更新政策背景下,各地方重点对老城区实施了积水点改造、泵站提升、运河水系综合治理、截污、海绵城市建设等工程,取得了良好的效果1-6。但在建设过程中,由于老城区施工环境复杂,对施工周边环境调研不充分,施工措施针对性不强,实施过程中发生较多质量和安全事故,产生了不良的社会影响。某城市排水管线工程为典型的老城区城市更新建设项目,施工区域地上及地下环境复杂,排水管径大,工期紧。在研究以往工程事故案例的基础上,以该项目为例,采取多项关键施工技术,保证了项目顺利推进。1 工程概况1.1 项目概述某北方老城区大口径排水防涝工程为EPC项目,共包含作者
9、简介:高 阔(1985),男,本科,高级工程师。通信地址:上海市普陀区大渡河路858号(200333)。电子邮箱:收稿日期:2023-05-29市政工程MUNICIPAL ENGINEERING建筑施工第45卷第10期20892 工程难点、特点2.1 周边环境复杂,交通组织难度大项目位于城市中心老城区,施工区域沿线密布商业和住宅,交通和人流量大,高峰时段交通拥堵。施工期间,工作井开挖需占用机动车道,交通组织方案不合理,极易出现大规模交通拥堵,导致交通安全事故。2.2 管线沿快速路下方布置,地层变形控制极为严格顶管5号始发井和4号接收井区段穿越二环快速路,5号井至6号井区段沿二环快速路下方布置。
10、顶管采用泥水平衡工艺,若遇突变地层容易导致地面下沉,为此,设计要求顶管期间地面沉降的变形值控制在15 mm以内,变形控制极为严格。2.3 顶管管径大,顶进长度长排水管设计采用DN2 800混凝土管,管径大,最长顶进长度为550 m,需要的顶进力大,顶进过程中易产生偏差,若纠偏不及时或控制失误,易引起地面沉降或突起、管线偏位等问题,影响地面交通和行人安全。2.4 老城区地下管线复杂,管线排迁保护难度大项目所在区域排水防涝设施历史久远,历经多次修建,部分路段存在运营的给水、排水、燃气等管线,以及勘察情况不明的废弃管道和地下构筑物,管线排迁保护涉及管理单位众多,协调难度大。3 关键技术实施3.1 交
11、通组织措施施工期间占用丰乐二街机动封闭施工,原导行方案需双向占用4条机动车道,单向各保留1条机动车道,人行道保持原状,如图1所示。图1 丰乐二街原交通导行示意为减少施工期间交通压力下,提出了双向各增加1条机动车道方案的优化导行方案,如图2所示。通过建立地面车辆荷载对顶管影响的力学模型,采用有限元法进行求解分析,为现场科学决策提供支撑。图2 丰乐二街优化交通导行示意计算选取最不利施工段和最不利荷载组合,采用顶管道路断面和地层参数,取模型宽度30 m,深度8 m,两侧路面荷载取均布荷载30 kN/m2,车道宽度取5.6 m,围挡基础与顶管中心水平距离取值5.0 m。运用Abaqus进行了有限元分析
12、,优化交通导行方案下车辆荷载对地下顶管施工时地层应力和变形的影响如图3、图4所示。可以看出,该距离范围内车辆荷载对一定深度范围内的暗挖作业影响极小,说明优化导行方案具有可行性。施工过程中地面未出现超设计的沉降值,验证了模型分析的准确性,且在施工期间未出现大范围交通拥堵。图3 地层应力云图 图4 地层变形云图3.2 采用触变泥浆减阻技术在顶进过程中,随着距离增加,管道的摩阻力也随之增大。为了提高顶进效率,降低管道外侧的阻力,采用触变泥浆减阻措施,向管外侧喷泄泥浆,管道外围形成泥浆套,降低顶进的阻力,减轻对地层扰动,进而减少路面的沉降或隆起变形。1)触变泥浆系统设置。注浆孔的形状及布置:在每节管的
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